AT500527B1 - NOZZLE UNIT FOR CUTTING BY LIQUID - Google Patents
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Description
2 AT 500 527 B12 AT 500 527 B1
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düseneinheit in einer Papiermaschine oder Fertigbearbeitungsmaschine für Papier. Die Düseneinheit ist angeordnet, um die Papierbahn in Verbindung mit einem Wickelwechsel zu Schneiden, wenn der Wechsel im wesentlichen bei der normalen Laufgeschwindigkeit der Maschine stattfindet, wie zum Beispiel in sogenannten Pope-Typ-Wicklern und in von Pope-Typ-Wicklern abgeleiteten Aufwicklern. Die Düseneinheit gemäß der Erfindung kann auch in Zwei-Walzenwicklern und in Verbindung mit Einfädlung in allen Aufwickler-Typen genutet werden.The present invention relates to a nozzle unit in a paper machine or finishing machine for paper. The nozzle unit is arranged to cut the paper web in conjunction with a reel change when the change occurs substantially at the normal machine speed, such as in so-called Pope-type winders and rewinders derived from Pope-type winders. The nozzle unit according to the invention can also be grooved in two-roll winder and in connection with threading in all rewinder types.
Die Veröffentlichung EP 0543788 offenbart eine Wasserstrahlschneidevorrichtung, in welcher ein Druck von 400 bis 600 bar verwendet wird. Figur 1 in der Veröffentlichung zeigt eine Stützstruktur, in welcher die Düsen angeordnet sind, um sich in der Querrichtung der Bahn zu bewegen. Die Düsen sind mit einer Steuer- und Einstelleinheit verbunden, die auch einen Wassercontainer beinhalten kann.The publication EP 0543788 discloses a water jet cutting device in which a pressure of 400 to 600 bar is used. Figure 1 in the publication shows a support structure in which the nozzles are arranged to move in the transverse direction of the web. The nozzles are connected to a control and adjustment unit, which may also include a water container.
Patentschrift US 4,695,004 offenbart eine Wasserstrahlschneidevorrichtung, bei welcher die Schneidedüsen mittels eines flexiblen Schlauchs mit einer stationären Hochdruckpumpe verbunden sind.Patent US 4,695,004 discloses a water jet cutting apparatus in which the cutting nozzles are connected to a stationary high pressure pump by means of a flexible hose.
Patentschrift Fl 99 283 und das entsprechende US Patent 5,842,664 offenbaren ein Verfahren, um, ein keilförmiges Ende eines bahnähnlichen Materials während des Einfädelns in eine Wickelvorrichtung, wie zum Beispiel einer Rollenschneidevorrichtung, zu schneiden.Fl Fl 99 283 and corresponding US Pat. No. 5,842,664 disclose a method for cutting a wedge-shaped end of a sheet-like material during threading into a winding device such as a slitter.
Das Dokument CA 2 031 802 offenbart einen Apparat zum Schneiden einer sich bewegenden Bahn aus dünnem Material, welcher einen Flüssigkeitsdruckverstärker und eine Düseneinheit befestigt auf einem beweglichen Schlitten beinhaltet. Der Motor und die Pumpe sind nicht Teil des Schlittens, sondern fest montiert. Bei dem Druckverstärker handelt es sich um einen rotierenden hydraulischen Verstärker ähnlich jenem, der in der Patentschrift US 3,877,334 offenbart ist.The document CA 2 031 802 discloses an apparatus for cutting a moving web of thin material which includes a fluid pressure booster and a nozzle unit mounted on a movable carriage. The motor and the pump are not part of the carriage, but firmly mounted. The pressure intensifier is a rotary hydraulic intensifier similar to that disclosed in US Pat. No. 3,877,334.
Patentschrift US 3,877,334 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von bahnförmigem Material mit einem Fluid-Strahl. Die Vorrichtung umfasst einen Druckverstärker, welcher kleine und große Kolbenflächen hat und ein Fluid-Reservoir für ein Schneidefluid enthält. Ein druckbeaufschlagtes Fluid, welches durch eine zylindrische Leitung geführt wird, speist das Schneidfluid.U.S. Patent 3,877,334 discloses a method and apparatus for cutting sheet material with a fluid jet. The apparatus includes a pressure intensifier having small and large piston surfaces and containing a fluid reservoir for a cutting fluid. A pressurized fluid, which is passed through a cylindrical conduit, feeds the cutting fluid.
Das Dokument Fl 88 417 offenbart einen Apparat zum Abschneiden eines Einzugsstreifens einer Papierbahn mittels einer Düse. Auf dem Schneideapparat befindet sich keine bewegbare Hochdruckpumpe.Document Fl 88 417 discloses an apparatus for cutting a pull-in strip of a paper web by means of a nozzle. There is no movable high pressure pump on the cutter.
In einer Papiermaschine muss der Wechsel der Wickelspule erfolgreich zur selben Zeit durchgeführt werden, wenn die Papierbahn bei einer Geschwindigkeit betrieben wird, welche mindestens 1500 m/min beträgt. Der Wechsel bezieht sich auf den Zeitpunkt, an welchem die auf einen beinahe vollen Papierwickel geführte Papierbahn gewechselt wird, um um eine neue, leere Wickelspule gewickelt zu werden. Da der Wechsel bei hohen Geschwindigkeiten stattfindet, im Wesentlichen bei der normalen Laufgeschwindigkeit, stellt dies hohe Anforderungen an den Schnitt der Papierbahn in Verbindung mit dem Wechsel der Wickelspule. Die Papierbahn muss schnell geschnitten werden, da die Länge des während des Schneidens produzierten Abfallpapier von dem Verhältnis der Laufgeschwindigkeit und der Schneidgeschwindigkeit bestimmt ist. Wenn die Papierbahn geschnitten wird während die Bahn mit der Laufgeschwindigkeit läuft und das Schneideteil in der Querrichtung der Papierbahn bewegt wird, wird ein Keil beim Schneiden produziert, welcher Keil einen Winkel von nicht größer als 45° mit der Querrichtung der Papierbahn bilden soll, weil ansonsten eine zu große Menge an Abfallpapier produziert wird und sich der neue Papierwickel während des Aufwickelns derart zu biegen beginnt, dass ein klarer Vorsprung in dem auf dem Wickelkern aufgewickelten Papierwickel auftritt. Es muss möglich sein, das Schneidende schnell zu beschleunigen. 3 AT 500 527 B1 Üblicherweise wird Schneiden mittels einer Flüssigkeit, typischerweise Wasserstrahlschneiden, bei einem Druck von 300 bis 1000 bar durchgeführt. Probleme werden durch die soliden Strukturen verursacht, welche von dem Hochdruckschneiden benötigt werden, welche schwierig zu bewegen sind. Bewegung ist schwierig, weil die Hochdruckschläuche steif sind und große 5 Biegeradien benötigen. Wenn leichtere Strukturen genutzt werden besteht eine Gefahr, dass die Anschlußteile lecken können und die Schläuche platzen können. Beim Wasserstrahlschneiden können Probleme auch durch die Erosionseffekte von Wasser verursacht werden, wobei sowohl die Düse als auch die Druckpumpe schnell abnutzen. io Bei der Düseneinheit gemäß der Erfindung wurden die zuvor erwähnten Probleme reduziert. Das Gerät gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Düseneinheit eine Hochdruckpumpe umfasst.In a paper machine, the change of the reel spool must be carried out successfully at the same time when the web is operated at a speed which is at least 1500 m / min. The change refers to the time at which the paper web fed on a nearly full paper reel is changed to be wound around a new, empty reel spool. Since the change takes place at high speeds, essentially at the normal running speed, this places high demands on the cut of the paper web in connection with the change of the reel spool. The paper web must be cut quickly, since the length of the waste paper produced during cutting is determined by the ratio of the running speed and the cutting speed. When the paper web is cut while the web is running at the running speed and the cutting part is moved in the transverse direction of the paper web, a wedge is produced at the cutting which wedge should make an angle of not greater than 45 ° with the transverse direction of the paper web, otherwise an excessive amount of waste paper is produced and the new paper roll begins to bend during winding such that a clear protrusion occurs in the paper roll wound on the roll core. It must be possible to accelerate the cutter quickly. 3 AT 500 527 B1 Usually cutting is carried out by means of a liquid, typically water jet cutting, at a pressure of 300 to 1000 bar. Problems are caused by the solid structures needed by the high pressure cutting, which are difficult to move. Movement is difficult because the high pressure hoses are stiff and need a large 5 bending radii. If lighter structures are used there is a risk that the connectors may leak and the hoses burst. In waterjet cutting, problems can also be caused by the erosion effects of water, with both the nozzle and the pressure pump rapidly wearing off. In the nozzle unit according to the invention, the aforementioned problems have been reduced. The device according to the invention is characterized in that the movable nozzle unit comprises a high-pressure pump.
Der Vorteil des Geräts gemäß der Erfindung ist, dass es möglich ist, den gesamten Weg zu der 15 Düseneinheit eine Niedrigdruck-Flüssigkeit zu nutzen, wodurch die Haltbarkeit von Schläuchen als auch der Anschlüsse einfacher gesteuert werden kann. Die Düseneinheit kann außerdem schnell in der Quermaschinenrichtung bewegt werden.The advantage of the device according to the invention is that it is possible to use a low-pressure liquid all the way to the nozzle unit, whereby the durability of hoses as well as the connections can be controlled more easily. The nozzle unit can also be moved quickly in the cross-machine direction.
Die Düseneinheit gemäß der Erfindung umfasst eine Düse, welche hohen Druck aushält und 20 eine Hochdruckpumpe, die Schneidflüssigkeit unter hohem Druck zu der Düse führt. Die Düse und die Hochdruckpumpe sind vorteilhaft nahe aneinander angeordnet, auf solche Weise, dass die Hochdruckzuführleitungen für die Schneidflüssigkeit so kurz wie möglich sind.The nozzle unit according to the invention comprises a nozzle which can withstand high pressure and a high-pressure pump which supplies cutting fluid under high pressure to the nozzle. The nozzle and the high-pressure pump are advantageously arranged close to each other, in such a way that the high-pressure feed lines for the cutting fluid are as short as possible.
Die Hochdruckpumpe erzeugt einen positiven Druck von über 1000 bar im Vergleich zu norma-25 lern Luftdruck, typischerweise einen positiven Druck von über 1500 bar. Die Hochdruckpumpe kann zum Beispiel eine radiale Drelzylinder-Kolbenpumpe sein.The high pressure pump produces a positive pressure of over 1000 bar compared to normal atmospheric pressure, typically a positive pressure of over 1500 bar. The high pressure pump may be, for example, a radial drum cylinder piston pump.
Das Loch in der Düse hat eine solche Form, dass das davon versprühte Wasser zu einer Oberfläche gerichtet ist, die in einer relativ punktförmigen Weise geschnitten wird. Somit kann die 30 innere Seite der Düse zum Beispiel in einer trichterförmigen Form ausgebildet sein, wodurch die Düse in der einkommenden Richtung der Flüssigkeit einen zylindrischen und einen konischen Bereich hat, gefolgt von einem Zylinder, der zu dem Loch in der Düse führt, welcher Zylinder eng und relativ lang im Vergleich zu den vorhergehenden Bereichen ist. 35 Die Schneidflüssigkeit kann von einem Container mittels einer Niedrigdruckpumpe gefördert werden, oder die Flüssigkeit kann zum Beispiel direkt von einem Wasserverteilsystem genommen werden. Vor der Hochdruckpumpe können notwendige Zusatzgeräte sein, wie zum Beispiel eine Niedrigdruckpumpe, eine Filtereinheit für Flüssigkeit oder ein Ventil, dass die Zuführung von Flüssigkeit abstellt. Der Filter der Filtereinheit und die Zusatzgeräte derselben können 40 entweder in einem bewegten Teil oder in einem stationären Teil angeordnet sein, vorteilhafterweise jedoch in einem stationären Teil. Zwischen der Hochdruckpumpe und der Düse kann zum Beispiel ein Drucksensor und ein Druckeinstellventil sein. Die Hochdruckpumpe wird durch die Steuereinheit in einer synchronisierten Weise bezüglich der anderen Funktionen der Papiermaschinen gesteuert, so dass der Start und die Beendung vom Versprühen von Flüssigkeit den 45 Schneideanforderungen entspricht. Für die Schneidflüssigkeit ist es möglich eine fürs Schneiden geeignete Flüssigkeit zu verwenden, wie zum Beispiel Wasser, Paraffin Öl, oder eine aus diesen hergestellte Emulsion, wodurch die notwendige Schmierung für die Düse erreicht wird. 50The hole in the nozzle has such a shape that the water sprayed therefrom is directed toward a surface which is cut in a relatively punctiform manner. Thus, the inner side of the nozzle may be formed, for example, in a funnel-shaped shape, whereby the nozzle has a cylindrical and a conical portion in the incoming direction of the liquid, followed by a cylinder leading to the hole in the nozzle, which cylinder narrow and relatively long compared to the previous ranges. The cutting fluid may be delivered from a container by means of a low pressure pump or, for example, the fluid may be taken directly from a water distribution system. Before the high pressure pump may be necessary accessories, such as a low pressure pump, a filter unit for liquid or a valve that shuts off the supply of liquid. The filter of the filter unit and the accessories thereof may be arranged either in a moving part or in a stationary part, but advantageously in a stationary part. For example, between the high pressure pump and the nozzle may be a pressure sensor and a pressure adjusting valve. The high-pressure pump is controlled by the control unit in a synchronized manner with respect to the other functions of the paper machines, so that the start and the finish of the spraying of liquid meet the 45 cutting requirements. For the cutting fluid, it is possible to use a liquid suitable for cutting, such as water, paraffin oil, or an emulsion prepared therefrom, whereby the necessary lubrication for the nozzle is achieved. 50
In dem Folgenden wird die Erfindung mittels Zeichnungen beschrieben, bei denenIn the following the invention will be described by means of drawings in which
Figur 1 einen Teil einer Lösung für die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einerFigure 1 shows a part of a solution for the device according to the invention in one
Draufsicht zeigt, 55 Figuren 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der ErfindungFIG. 2 is a plan view showing different embodiments of the device according to the invention
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